Elektronisches Auswertungsgerät an Waagen
Es ist bereits bekannt, zur Ermittlung einer physikalischen Grösse, z. B. eines Gewichtes, eine Messapparatur mit zwei schwingenden Saiten zu verwenden. Die zu messende Grösse beeinflusst die Frequenz der beiden vorgespannten Saiten und kann somit aus der Messung dieser zwei oder anderer daraus gewonnenen Frequenzen ermittelt werden. Es sind aber auch an- dere mechanische und elektronische Messapparaturen bekannt, bei denen das Resultat aus zwei durch die zu messende Grösse beeinflussten Frequenzen (oder aus einer durch die zu messende Grösse beeinflussten, und einer festen Frequenz) ermittelt werden kann.
In vielen Anwendungsfällen ist es von Vorteil, nebst der zu messenden Grösse eine ihr proportionale Grösse mit einstellbarem Proportionalitätsfaktor, z. B. den Preis, zu ermitteln.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein an einer Waage angebrachtes elektronisches Gerät zur digitalen Auswertung zweier, durch ein Gewicht be einflusster Frequenzen zur Ermittlung dieses Gewichtes, sowie einer ihm proportionalen Grösse, bei welchem zur Ermittlung des Gewichtes die Anzahl Perioden der einen Frequenz während einer gegebenen Anzahl Perioden der zweiten Frequenz gezählt werden.
Das erfindungsgemässe Gerät ist gekennzeichnet durch Mittel, um die Perioden der ersten Frequenz während eines dem Proportionalitätsfaktor entsprechenden Teils der genannten Anzahl Perioden der zweiten Frequenz zu zählen und durch weitere Mittel, um dazu eine Anzahl Perioden einer der beiden Frequenzen zu addieren, welche Anzahl gleich der Differenz zwischen der ersten Anzahl und dem genannten Teil ist.
In der beiliegenden Zeichnung sind die Schaltungen zweier Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt.
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt. Dabei handelt es sich um ein Auswertegerät für Gewicht und Preis bei einer Waage, deren durch das Gewicht beeinflusste Frequenzen Fi und F2 bei Nullgewicht untereinander gleich und bei 5 kg Maximal-Gewicht um 10 % verschieden sind (d. h. Fr/F2 = 1,1 bei Maximal-Gewicht). Zwischen diesen Grenzwerten wächst das Verhältnis Fl/F2 linear mit dem Gewicht. Wenn das Gewicht G in Gramm ausgedrückt ist, hat also die Waage folgende Charakteristik : 50 000-L =50 000-)-G mit O z G/5000 (I) 2
Der Vervielfacher stellt lediglich ein Mittel zur numerischen Vergrösserung der Frequenzänderung der Saiten dar, hat aber keine systematische Bedeutung.
Man betrachte zunächst die Auswertung des Gewichtes. Das Signal von Frequenz Fi gelangt über den Vervielfacher 1 und das Tor 2 zum dekadischen Teiler 3, wobei im Vervielfacher 1 das ursprünglich sinusförmige Signal zusätzlich zur Vervielfachung in eine Impulsreihe umgeformt wird. Das Tor 2 bleibt offen während einer vorgewählten Anzahl Perioden der Frequenz F2. Dies geschieht dadurch, dass ein Signal am Ausgang 10 des Vorwahlzählers 8 bei dem ersten positiven Nulldurchgang des Signals der Frequenz F2 nach dem Startbefehl das Tor 2 öffnet und offen hält, bis die vorgewählte Anzahl weiterer positiver Nulldurchgänge erreicht wird.
Damit ist die Anzahl Impulse, welche im Zähler 3 gezählt werden, gleich einem festen Mehrfachen des Verhältnisses Fi/F2. Dieses Mehrfache ist gleich dem Vervielfachungsfaktor des Vervielfachers 1 und dem Teilungsfaktor des Vorwahl-Zählers 8 (Ausgang 10).
Mit den Angaben dieses Beispiels beträgt es 50 000. Weitere Bedingungen für die zwei einzelnen Faktoren existieren nicht. Natürlich beeinflusst die Wahl der einzelnen Faktoren die Messzeit, welche aber hier einfachheitshalber als nicht vorgeschrieben angesehen wird.
Die Angabe der im Teiler 3 gezählten Impulse beträgt
G* = 50 000 50 000 + G (II)
F2
Je nach Gewicht kann die Anzahl Impulse G* zwischen 50 000 und 55 000 variieren. Die letzten 4 Ziffern von G* sind aber identisch mit G und können zur Anzeige des Gewichtes dienen, ohne dass die grosse Zahl 50 000 irgendwie zu stören vermag, da im Beispiel nur 4 Dekaden zur Anzeige des Gewichtes bis 5000 g benötigt werden.
Man betrachte nun die Auswertung des Preises P.
Dabei möchte man den Preis beispielsweise in Einheiten von 5 Rp. messen, was bedeutet, dass jeder Impuls zu 5 Rp. ausgewertet werden soll bzw. dal3 der Teiler, welcher für die Zählung der obgenannten Impulse und zur Anzeige des Preises vorgesehen ist, in der ersten Stufe ein Zweier-Teiler, in den übrigen Stufen ein Zelmer-Teiler ist. Ist E der sogenannte kg Preis in Fr. und G das Gewicht in g, so soll der Preis in 5 Rp.-Einheiten nach folgender Formel ausgewertet werden :
G G. E
1000 50'
Diese Auswertung soll nun direkt aus den zwei Frequenzen und nicht durch Multiplikation des angezeigten Gewichtes mit dem kg-Preis ermittelt werden.
Mit denselben Einheiten der Formeln II und III ist der Preis in Funktion der zwei Frequenzen Fl, Fa gemäss Formeln I und III gegeben durch
P = F : L-F2. 1000 E (IV) F2
Zur Vermeidung der Bildung der Differenz-Frequenz Fi-Fa wird auch hier anstelle des Preises P der Preis P* = P + 50 000 ausgerechnet, wobei die zu sätzliche Anzeige der runden Zahl 50000, welche einen Zusatzpreis von 50 000 5 Rp. d. h. Fr. 2500.00 darstellt, dadurch eliminiert wird, dass die Preis-Anzeige auf Fr. 99.95 beschränkt wird.
Wir können P* nach folgender Formel errechnen :
P* = F-F2-1000 E + 50 000 (V) z =-1000 Ew (50000-1000 E)
F2 F2
Setzt man beispielsweise den Vervielfachungsfaktor der Vervielfacher 1 und 4 der Fig. 1 gleich 5 fest, so können wir P* nach folgenden Formeln auswerten : F2/200 E F2/ (10 000200 VI
Mit andern Worten : Es soll zuerst die Frequenz 5 Fr während 200 E Perioden von F2 gezählt, dann soll die Frequenz 5 F2 während weiterer (10000 bis 200 E) Perioden der gleichen Frequenz Fs dazugezählt werden. Durch Einstellung des Vorwahlzählers 8, Ausgang 9, auf den Wert 200 E, kann für jedes Gewicht der Wert P* errechnet und der Preis P angezeigt werden.
Wird beispielsweise der kg-Preis E auf 50.-Fr./kg gelegt, so wird Formel VI : p*-5 Fl Fl. 50 000 = G* (VII) F2/10 000 E2
Mit anderen Worten : Bei E = 50.-Fr./kg wird nur die vervielfachte Frequenz Fi gemessen, und zwar geschieht die Auswertung des Preises genau gleich wie die Auswertung des jeweiligen Gewichtes. Kg Preise von mehr als 50.-Fr./kg sind mit dieser Methode und diesen beispielsweisen Werten nicht möglich.
Auch bei diesem begrenzten Wert des kg-Preises E ergäbe sich bei dem Maximal-Gewicht G = 5000 g ein Resultat, welches die früher erwähnte Fr. Grenze überschreiten wurde, nämlich P = Fr. 250.00.
Apparativ erhielte man P* = 55 000 in 5 Rp.-Einheiten oder P*) = Fr. 2750.00, von denen bei 4stelliger Anzeige nur Fr. 50.00 angezeigt würden.
Selbstverständlich soll in allen Fällen, in denen das Produkt über 99.95 beträgt, die Anzeige gesperrt werden. Es ist dies möglich, z. B. durch Betrachtung des Zählerwertes der Zehn-Franken-Dekade, wenn der Wert 9 überschritten wird, soll eine Sperre betätigt werden, was mit gut bekannten Mitteln realisiert werden kann.
Die Rechnung des Preises nach den verschiedenen Verfahren erfolgt nach Fig. 1 wie folgt : Vor Beginn der Auswertung ist der Umschalter 5 so gestellt, dass er die Ausgangs-Impulse des Vervielfachers 1, deren Frequenz ein Vielfaches der Frequenz Fi ist, über das Tor 6 an den Teiler 7 gibt. Das Tor 6 bleibt während 200 E-Perioden der Frequenz Fa offen.
Dies geschieht dadurch, dass ein Signal am Ausgang 10 des Vorwählers 8 beim ersten positiven 0-Durchgang der Frequenz F2 nach dem Startbefehl das Tor 6 öffnet und nach 200-E-Perioden derselben Frequenz F2 (vom gesagten ersten Impuls nach dem Start aus gezählt) den Umschalter 5 be tätigt, womit die Verbindung zwischen Vervielfacher 1 und Tor 6 unterbrochen wird und dafür die durch den Vervielfacher 4 vervielfachte Frequenz F2 wäh- rend der restlichen 10000-200 E-Perioden derselben Frequenz F2 gezählt wird.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt. Dabei ist die Auswertung des Gewichtes dieselbe wie in Fig. 1. Der dortige Vervielfacher 1 entspricht dem Vervielfacher 11, das Tor 2 dem Tor 12, der Teiler 3 dem Teiler 13, der Vorwahlzähler 8 dem Vorwahlzähler 18, der Ausgang 10 dem Ausgang 20 usw.
Für die Auswertung des Preises wird von Formel VI ausgegangen. Da aber F2 : F2 = 1 ist, d. h. weil der Wert von F2 während des zweiten Teils der Zäh- lung gleichgültig ist, wird der Preis P* bei diesem zweiten Beispiel wie folgt berechnet : F2/200E F, 1 (10000-200E)
Mit andern Worten : Es soll die Summe der positiven Null-Durchgänge der Frequenz 5 Fi während 200 E-Perioden der Frequenz F2, und direkt anschlie ssend während 10 000-200 E-Perioden der Frequenz Fi gebildet werden.
Dies geschieht nach Fig. 2 in folgender Weise : Die durch den Vervielfacher 11 vervielfachte Frequenz Fi erscheint am Ausgang in Form von Impulsen und gelangt durch das Tor 16 zum Zähler 17, wobei das Tor 16 während 200 E-Perioden von F2 und während 10000-200 E-Perioden von Fi offen bleibt. Dies wird mit folgenden Mitteln realisiert : Vor Beginn der Auswertung wurde der Schalter 15 so gestellt, dass das Signal von Frequenz F2 zum Vorwahlzähler 18 gelangt. Beim ersten positiven 0-Durch- gang der Frequenz F2 nach dem Startbefehl entsteht am Ausgang 19 des Vorwahlzählers 18 ein Signal, welches das Tor 16 öffnet und offen hält, bis 200 E Perioden der Frequenz Fz im Vorwahlzäer gezählt wurden.
In diesem Moment wird am Ausgang 20 des Vorwahlzählers 18 ein Signal entstehen, welches den Schalter 15 umstellt, so dass das Signal von Frequenz Fi zum Vorwahlzähler 18 gegeben wird. Beim ersten positiven 0-Durchgang von Fi nach dieser Umschaltung entsteht am Ausgang 19 des Vervielfachers 18 ein Signal, welches das Tor 16 wieder öffnet und offen hält, bis der Vervielfacher 18 die Gesamtperiodenzahl von 10 000 erreicht hat, d. h. wenn der genannte Vervielfacher 18 zusätzlich zu den 200 E-Perioden der Frequenz Es auch 10000-200 E-Perioden der Frequenz Fi gezählt hat.
In beiden Beispielen wurden Gewicht und Preis ohne Interferenzbildung, d. h. ohne Verwendung der Differenz-Frequenz Fi-Fg gerechnet. Beide Beispiele beschreiben ein vollständiges Auswerte-Gerät, bei welchem Preis und Gewicht gleichzeitig ermittelt werden können, wobei allerdings die Messzeit für Preis und Gewicht nicht identisch ist. In beiden Beispielen ist der Vorwahlzähler für die Einstellung des kg Preises Vorwahlzähler 8 bzw. 18, gleichzeitig auch für die Zählung des runden Wertes 10000 verwendet. Da aber die einstellbare Zahl 200-E zwischen 0 und 10000 schwanken kann, ist die Zählung auf 10000 mit keinem Mehraufwand verbunden.
Es ist schliesslich erwähnt, dass in beiden Beispielen Einzelheiten betreffend 0-Rückstellung und Start nicht angegeben wurden, da diese allgemein bekannt sind. Ebenfalls wurde auf die Beschreibung der einzelnen Elemente wie Frequenz-Teiler, Vervielfacher, fixe und einstellbare Vorwahlzähler und Umschalter verzichtet, da sie alle allgemein bekannt sind.
In den vorgehenden Beispielen wurde die Preisrechnung behandelt. Selbstverständlich ist es auch möglich, eine gewichtsproportionale Grösse allein zu ermitteln, deren Wert wie ein Einheitspreis eingegeben wird. Es ist also eine Anpassung der digitalen Anzeige an ein fremdländisches Gewichtssystem oder der Einbezug von Gehaltsprozenten direkt möglich.
Electronic evaluation device on scales
It is already known to determine a physical quantity, e.g. B. a weight to use a measuring apparatus with two vibrating strings. The variable to be measured influences the frequency of the two pretensioned strings and can thus be determined from the measurement of these two or other frequencies obtained from them. However, other mechanical and electronic measuring apparatuses are also known in which the result can be determined from two frequencies influenced by the variable to be measured (or from one influenced by the variable to be measured and a fixed frequency).
In many applications it is advantageous to have, in addition to the variable to be measured, a variable proportional to it with an adjustable proportionality factor, e.g. B. to determine the price.
The present invention relates to an electronic device attached to a balance for the digital evaluation of two frequencies, which are influenced by a weight, to determine this weight, as well as a quantity proportional to it, in which the number of periods of one frequency during a given time is used to determine the weight Number of periods of the second frequency are counted.
The device according to the invention is characterized by means to count the periods of the first frequency during a part of said number of periods of the second frequency corresponding to the proportionality factor and by further means to add a number of periods of one of the two frequencies, which number is equal to Difference between the first number and the mentioned part.
The circuits of two exemplary embodiments are shown schematically in the accompanying drawing.
In Fig. 1 a first embodiment is shown. This is an evaluation device for weight and price on a scale whose frequencies Fi and F2, which are influenced by the weight, are the same for zero weight and 10% different for a maximum weight of 5 kg (ie Fr / F2 = 1.1 at Maximum weight). Between these limit values, the ratio Fl / F2 increases linearly with the weight. If the weight G is expressed in grams, the balance has the following characteristics: 50,000-L = 50,000 -) - G with O z G / 5000 (I) 2
The multiplier is only a means for numerically increasing the frequency change of the strings, but has no systematic significance.
First consider the evaluation of the weight. The signal at frequency Fi reaches the decadic divider 3 via the multiplier 1 and the gate 2, the originally sinusoidal signal being converted into a pulse series in the multiplier 1 in addition to the multiplication. Gate 2 remains open for a preselected number of periods of frequency F2. This happens in that a signal at the output 10 of the preset counter 8 opens gate 2 at the first positive zero crossing of the signal of the frequency F2 after the start command and holds it open until the preselected number of further positive zero crossings is reached.
The number of pulses which are counted in counter 3 is therefore equal to a fixed multiple of the ratio Fi / F2. This multiple is equal to the multiplication factor of the multiplier 1 and the division factor of the preset counter 8 (output 10).
With the information in this example it is 50,000. There are no further conditions for the two individual factors. Of course, the choice of the individual factors influences the measurement time, but this is not regarded as mandatory here for the sake of simplicity.
The indication of the pulses counted in divider 3 is
G * = 50,000 50,000 + G (II)
F2
Depending on the weight, the number of G * pulses can vary between 50,000 and 55,000. The last 4 digits of G * are identical to G and can be used to display the weight without the large number 50,000 being able to interfere in any way, since in the example only 4 decades are required to display the weight up to 5000 g.
Now consider the evaluation of the price P.
One would like to measure the price, for example, in units of 5 Rp., Which means that each pulse should be evaluated as 5 Rp. Or the divider, which is provided for counting the above-mentioned pulses and for displaying the price, in the first stage a two-part divider, in the remaining stages a Zelmer divider. If E is the so-called kg price in Fr. and G the weight in g, the price should be evaluated in 5 Rp.-units according to the following formula:
G G. E
1000 50 '
This evaluation should now be determined directly from the two frequencies and not by multiplying the displayed weight with the kg price.
With the same units of formulas II and III, the price as a function of the two frequencies Fl, Fa according to formulas I and III is given by
P = F: L-F2. 1000 E (IV) F2
To avoid the formation of the difference frequency Fi-Fa, the price P * = P + 50,000 is calculated here instead of the price P, with the additional display of the round number 50,000, which is an additional price of 50,000 5 cents. H. Fr. 2500.00 is eliminated by limiting the price display to Fr. 99.95.
We can calculate P * using the following formula:
P * = F-F2-1000 E + 50 000 (V) z = -1000 Ew (50000-1000 E)
F2 F2
If, for example, the multiplication factor of multipliers 1 and 4 in FIG. 1 is set equal to 5, we can evaluate P * according to the following formulas: F2 / 200 E F2 / (10 000200 VI
In other words: the frequency 5 Fr should first be counted during 200 E periods of F2, then the frequency 5 F2 should be added during further (10000 to 200 E) periods of the same frequency Fs. By setting the preset counter 8, output 9, to the value 200 E, the value P * can be calculated for each weight and the price P displayed.
If, for example, the kg price E is set to 50.-Fr./kg, then formula VI: p * -5 Fl Fl. 50,000 = G * (VII) F2 / 10,000 E2
In other words: At E = 50.-Fr./kg only the multiplied frequency Fi is measured, and the evaluation of the price happens exactly the same as the evaluation of the respective weight. Kg prices of more than 50.-Fr./kg are not possible with this method and these exemplary values.
Even with this limited value of the kg price E, with the maximum weight G = 5000 g, a result would result which would exceed the previously mentioned CHF limit, namely P = CHF 250.00.
Apparently, you would get P * = 55,000 in 5 Rp.-units or P *) = Fr. 2750.00, of which only Fr. 50.00 would be displayed in a 4-digit display.
Of course, in all cases in which the product is over 99.95, the ad should be blocked. It is possible, e.g. B. by considering the counter value of the ten-franc decade, if the value 9 is exceeded, a lock is to be actuated, which can be realized with well-known means.
The calculation of the price according to the various methods takes place according to FIG. 1 as follows: Before the start of the evaluation, the changeover switch 5 is set so that it sends the output pulses from the multiplier 1, the frequency of which is a multiple of the frequency Fi, via the gate 6 to the divider 7. Gate 6 remains open for 200 E-periods of frequency Fa.
This happens because a signal at the output 10 of the preselector 8 opens gate 6 with the first positive 0-crossing of the frequency F2 after the start command and after 200-E periods of the same frequency F2 (counted from the said first pulse after the start) the changeover switch 5 actuates, whereby the connection between multiplier 1 and gate 6 is interrupted and the frequency F2 multiplied by the multiplier 4 is counted during the remaining 10000-200 E-periods of the same frequency F2.
In Fig. 2, a second embodiment is shown. The evaluation of the weight is the same as in Fig. 1. The multiplier 1 there corresponds to the multiplier 11, the gate 2 to the gate 12, the divider 3 to the divider 13, the preset counter 8 to the preset counter 18, the output 10 to the output 20, etc. .
Formula VI is used as the basis for evaluating the price. But since F2: F2 = 1, i. H. because the value of F2 does not matter during the second part of the count, the price P * in this second example is calculated as follows: F2 / 200E F, 1 (10000-200E)
In other words: The sum of the positive zero crossings of the frequency 5 Fi is to be formed during 200 E-periods of the frequency F2, and directly afterwards during 10,000-200 E-periods of the frequency Fi.
This takes place according to FIG. 2 in the following way: The frequency Fi multiplied by the multiplier 11 appears at the output in the form of pulses and passes through the gate 16 to the counter 17, the gate 16 during 200 E periods of F2 and during 10000- 200 E periods of Fi remains open. This is implemented using the following means: Before the start of the evaluation, the switch 15 was set so that the signal from frequency F2 reaches the preset counter 18. With the first positive 0 passage of the frequency F2 after the start command, a signal arises at the output 19 of the preset counter 18 which opens the gate 16 and keeps it open until 200 E periods of the frequency Fz have been counted in the preset counter.
At this moment, a signal will arise at the output 20 of the preset counter 18, which changes the switch 15 so that the signal of frequency Fi is sent to the preset counter 18. With the first positive 0 passage of Fi after this switchover, a signal is generated at the output 19 of the multiplier 18, which opens the gate 16 again and keeps it open until the multiplier 18 has reached the total number of periods of 10,000, ie. H. if said multiplier 18 has also counted 10,000-200 E periods of frequency Fi in addition to the 200 E periods of frequency Es.
In both examples, weight and price were given without interference, i.e. H. calculated without using the difference frequency Fi-Fg. Both examples describe a complete evaluation device in which price and weight can be determined simultaneously, although the measurement time for price and weight is not identical. In both examples, the preset counter is used to set the kg price preset counter 8 or 18, and at the same time also for counting the round value 10000. However, since the adjustable number 200-E can fluctuate between 0 and 10000, counting to 10000 does not involve any additional effort.
Finally, it is mentioned that in both examples details regarding zero reset and start were not given, as these are generally known. The description of the individual elements such as frequency dividers, multipliers, fixed and adjustable preset counters and changeover switches has also been omitted, as they are all generally known.
In the previous examples, the price calculation was dealt with. Of course, it is also possible to determine a weight-proportional quantity alone, the value of which is entered like a unit price. It is therefore possible to adapt the digital display to a foreign weight system or to include salary percentages directly.